DE102015101924A1

DE102015101924A1 - Widerstandspunktschweißen von Stahl- und Aluminiumwerkstücken mit Vorsprung

Info

Publication number: DE102015101924A1
Application number: DE102015101924.8A
Authority: DE
Inventors: David Yang; David R. Sigler
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2015-02-11
Publication date: 2015-08-20
Also published as: US20150231730A1; CN104842059A

Abstract

Ein Verfahren zum Widerstandspunktschweißen eines Stahlwerkstücks und eines Aluminium- oder Aluminiumlegierungs-Werkstücks (”Aluminiumwerkstücks”) aneinander umfasst mehrere Schritte. Bei einem Schritt wird ein Werkstückstapel bereitgestellt. Der Werkstückstapel umfasst ein Stahlwerkstück und ein Aluminiumwerkstück. Ein weiterer Schritt umfasst, dass ein Vorsprung in dem Stahlwerkstück gebildet wird. Bei einem weiteren Schritt werden eine erste und eine zweite Schweißelektrode bereitgestellt. Ein noch weiterer Schritt umfasst, dass die erste und die zweite Schweißelektrode über den Werkstückstapel und über den Vorsprung eingespannt werden. Ein weiterer Schritt umfasst schließlich, dass eine oder mehrere einzelne Widerstandspunktschweißungen an dem Werkstückstapel ausgeführt werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das technische Gebiet dieser Offenbarung betrifft allgemein das Widerstandspunktschweißen und im Spezielleren das Widerstandspunktverschweißen eines Stahlwerkstücks und eines Aluminiumwerkstücks (Al-Werkstücks) oder Aluminiumlegierungs-Werkstücks aneinander.
HINTERGRUND
Widerstandspunktschweißen ist ein Prozess, der in einer Anzahl von Industriezweigen verwendet wird, um zwei oder mehr Metallwerkstücke aneinander zu fügen. Die Automobilindustrie verwendet beispielsweise oft das Widerstandspunktschweißen, um Blechmetalllagen während der Herstellung einer Tür, einer Haube, eines Kofferraumdeckels oder einer Heckklappe eines Fahrzeugs, neben anderen Fahrzeugkomponenten, aneinander zu fügen. Es werden in der Regel mehrere einzelne Widerstandspunktschweißungen entlang eines Umfangs der Blechmetalllagen oder an einem anderen Ort gebildet, um sicherzustellen, dass das Fahrzeugteil strukturell einwandfrei ist. Während das Punktschweißen typischerweise praktiziert wurde, um bestimmte, ähnlich zusammengesetzte Metallwerkstücke – z. B. Stahl an Stahl und Aluminiumlegierung an Aluminiumlegierung – aneinander zu fügen, hat der Wunsch, leichtgewichtigere Materialien in eine Fahrzeugplattform einzubauen, das Interesse am Fügen von Stahlwerkstücken an Aluminiumwerkstücke oder Aluminiumlegierungs-Werkstücke (hierin der Kürze wegen nachfolgend kollektiv als „Aluminium” bezeichnet) durch Widerstandspunktschweißen mit sich gebracht.
Das Widerstandspunktschweißen im Allgemeinen beruht auf dem Widerstand gegenüber dem Fluss eines elektrischen Stromes durch in Kontakt stehende Metallwerkstücke und über ihre Stoß-Grenzfläche hinweg, um Wärme zu erzeugen. Die Stoß-Grenzfläche ist üblicherweise die Grenzfläche, an der die Werkstücke einander gegenüberstehen und aneinander anliegen. Um einen Widerstandsschweißprozess durchzuführen, wird ein Paar gegenüberliegender Schweißelektroden in der Regel an ausgerichteten Punkten auf entgegengesetzten Seiten der Werkstücke an einer vorbestimmten Schweißstelle eingespannt. Dann wird kurzzeitig ein elektrischer Strom durch die Werkstücke hindurch von einer Schweißelektrode zu der anderen geleitet. Der Widerstand gegenüber dem Fluss dieses elektrischen Stromes erzeugt Wärme innerhalb der Werkstücke und an ihrer Stoß-Grenzfläche. Wenn die Metallwerkstücke, die geschweißt werden, ein Stahlwerkstück und ein Aluminiumwerkstück sind, initiiert die an der Stoß-Grenzfläche erzeugte Wärme ein Schweißschmelzbad in dem Aluminiumwerkstück. Dieses Schweißschmelzbad benetzt die benachbarte Fläche des Stahlwerkstückes und erstarrt nach dem Stoppen des Stromflusses zu einer Schweißlinse. Nachdem der Punktschweißprozess abgeschlossen ist, werden die Schweißelektroden von ihren jeweiligen Werkstückoberflächen zurückgezogen, und der Punktschweißprozess wird an einer anderen Schweißstelle wiederholt.
Das Widerstandspunktschweißen eines Stahlwerkstückes und eines Aluminiumwerkstücks aneinander bringt bestimmte Herausforderungen mit sich. Diese Metalle weisen beträchtliche Unähnlichkeiten auf, die dazu neigen, den Punktschweißprozess zu behindern. Einerseits weisen Aluminiumwerkstücke Oxidschichten auf, die deren Oberflächen bedecken. Die Oxidschichten werden durch Prozesse, die in Herstellungsvorgängen ausgeführt werden (z. B. beim Glühen, bei der Lösungsbehandlung und beim Gießen), und auch durch die Einwirkung der Umgebung erzeugt. Es wurde gefunden, dass dann, wenn die Oxidschichten an der Stoß-Grenzfläche existieren, diese die Benetzung der benachbarten Stahlwerkzeugoberfläche in der Mitte der Punktschweißung mit dem Material eines Schweißschmelzbades, das in dem Aluminiumwerkstück initiiert wurde, unterbrechen können. Im Allgemeinen trägt eine geeignete Benetzung dazu dabei, die Gesamtfestigkeit und Gesamtintegrität einer hergestellten Verbindung zwischen Werkstücken sicherzustellen.
Darüber hinaus weist Stahl einen relativ hohen Schmelzpunkt und einen relativ hohen Widerstand auf, während Aluminium einen relativ niedrigen Schmelzpunkt und einen relativ niedrigen Widerstand aufweist. Infolge dieser Unterschiede schmilzt Aluminium während des Flusses eines elektrischen Stroms beim Punktschweißen schneller und bei einer viel niedrigeren Temperatur als Stahl. Aluminium kühlt nach dem Abschalten des elektrischen Stromflusses ebenso schneller als Stahl ab. Das Steuern des Wärmegleichgewichts zwischen den zwei Metallen, so dass ein Schweißschmelzbad schnell initiiert, auf eine gesteuerte Weise zum Wachsen gebracht und anschließend zum Erstarren gebracht werden kann, um eine strukturell einwandfreie Schweißlinse zu erzeugen, kann daher eine Herausforderung sein. Es wurde gefunden, dass das Abkühlen des Schweißschmelzbades unter Verwendung von Standard-Industriepraktiken, die typischerweise beim Widerstandspunktschweißen von Stahl an Stahl oder Aluminium an Aluminium verwendet werden, relativ schnell und unkontrolliert erfolgt und dass dadurch Defekte in der letztlich gebildeten Schweißlinse gebildet werden. Das Abkühlen treibt die Defekte, wie beispielsweise Schrumpfungsporen, Gasporosität, Oxidrückstandsbildung und Mikrorissbildung, in Richtung der Stoß-Grenzfläche. Zusätzlich fördern erhöhte Temperaturen in dem Stahlwerkstück aufgrund dessen relativ gesehen höheren Widerstands das Wachstum von spröden intermetallischen Eisen-Al-Schichten (Fe-Al-Schichten) an der Stoß-Grenzfläche.
Es hat sich gezeigt, dass die vorstehenden Bedingungen, bei denen sowohl Schweißdefekte als auch spröde intermetallische Schichten zusammen an und entlang der Stoß-Grenzfläche existieren, die Abschälfestigkeit der letztlich gebildeten Schweißlinse verringern und die Gesamtintegrität der hergestellten Verbindung zwischen den Werkstücken schwächen.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Ein Verfahren zum Widerstandspunktschweißen eines Stahlwerkstücks und eines Aluminiumwerkstücks aneinander umfasst mehrere Schritte. Die exakte Reihenfolge der Schritte variiert. Bei einem Schritt wird ein Werkstückstapel bereitgestellt. Der Werkstückstapel umfasst ein Stahlwerkstück und ein Aluminiumwerkstück. Bei einem weiteren Schritt wird ein Vorsprung in dem Stahlwerkstück gebildet. Die Bildung kann verschiedene Prozesse umfassen, was von dem Vorsprung abhängt. Bei einem noch weiteren Schritt werden eine erste und eine zweite Schweißelektrode bereitgestellt. Die erste Schweißelektrode steht dem Stahlwerkstück an dem Vorsprung im Wesentlichen gegenüber, und die zweite Schweißelektrode steht dem Aluminiumwerkstück im Wesentlichen gegenüber. Bei einem weiteren Schritt werden die erste und die zweite Schweißelektrode über den Werkstückstapel und über den Vorsprung eingespannt. Und bei einem weiteren Schritt werden eine oder mehrere einzelne Widerstandspunktschweißungen an dem Werkstückstapel und an dem Vorsprung ausgeführt.
Eine Schweißelektroden- und Werkstückstapelbaugruppe zum Widerstandspunktschweißen umfasst eine erste Schweißelektrode, eine zweite Schweißelektrode, ein Stahlwerkstück und ein Aluminiumwerkstück. Das Stahlwerkstück steht der ersten Schweißelektrode im Wesentlichen gegenüber und weist einen Vorsprung auf, der über eine Oberfläche des Stahlwerkstücks herausragt. Eine größte Ausdehnung des Vorsprungs weist einen Wert auf, der kleiner als ein Durchmesser einer Schweißfläche der ersten Schweißelektrode ist. Das Aluminiumwerkstück steht der zweiten Schweißelektrode an einer Seite des Werkstücks im Wesentlichen gegenüber, und es steht dem Stahlwerkstück an einer entgegengesetzten Seite des Aluminiumwerkstücks im Wesentlichen gegenüber.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht einer Widerstandspunktschweißanordnung;
2 ist eine Mikrostruktur einer Schweißlinse, die über einen Widerstandspunktschweißprozess ohne Verwendung eines Vorsprungs, wie er in der nachstehenden Beschreibung im Detail dargelegt wird, gebildet ist;
3 ist eine Aufnahme eines Stahlwerkstücks an einer Widerstandspunktschweißung, nachdem ein Aluminiumwerkstück während des Testens von dem Stahlwerkstück abgeschält wurde, wobei dem Stahlwerkstück ein Vorsprung fehlt, wie er in der nachstehenden Beschreibung im Detail dargelegt wird;
4 ist eine Seitenansicht von Schweißelektroden und Werkstücken, wobei eines der Werkstücke eine Ausführungsform eines Vorsprungs aufweist, der darin gebildet ist;
5 ist eine Seitenansicht von Schweißelektroden und Werkstücken, wobei eines der Werkstücke eine andere Ausführungsform eines Vorsprungs aufweist, der darin gebildet ist;
6 ist eine Mikrostruktur einer Schweißlinse, die über einen Widerstandspunktschweißprozess unter Verwendung eines Vorsprungs, wie er in der nachstehenden Beschreibung im Detail dargelegt wird, gebildet ist;
7 ist eine Aufnahme eines Stahlwerkstücks an einer Widerstandspunktschweißung, nachdem ein Aluminiumwerkstück während des Testens von dem Stahlwerkstück abgeschält wurde, wobei das Stahlwerkstück einen Vorsprung aufweist, wie er in der nachstehenden Beschreibung im Detail dargelegt wird;
8 ist eine Graphik, welche die mittlere Schweißfestigkeit, die minimal für eine Aluminium-Widerstandspunktschweißung erforderlich ist, und auch die mittlere Schweißfestigkeit darstellt, die aus der Verwendung eines Vorsprungs resultiert, wie er in der nachstehenden Beschreibung im Detail dargelegt wird;
9A ist eine Seitenansicht eines Schritts zum Bilden eines Vorsprungs in einem Werkstück; und
9B ist eine Seitenansicht eines weiteren Schritts zum Formen des Vorsprungs von 9A.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Verfahren und Baugruppen, die in dieser Beschreibung detailliert dargelegt werden, lösen verschiedene Herausforderungen, die angetroffen werden, wenn das Widerstandspunktschweißen an einem Werkstückstapel ausgeführt wird, der ein Aluminiumwerkstück und ein Stahlwerkstück umfasst. Obgleich dies in größerem Detail nachstehend beschrieben wird, bewirken die beschriebenen Verfahren und Baugruppen im Allgemeinen eine Durchdringung durch Oxidschichten, die an dem Aluminiumwerkstück vorhanden sind, und tragen dadurch dazu bei, eine geeignete Benetzung zwischen dem Aluminium- und dem Stahlwerkstück sicherzustellen. Die Verfahren und Baugruppen verändern auch das Erstarrungsverhalten eines erzeugten Schweißbades und begrenzen dadurch die Ausbreitung von Defekten in Querrichtung entlang einer Stoß-Grenzfläche des Werkstückstapels oder schließen diese vollständig aus. Ferner können die Verfahren und Baugruppen die Größe und Dicke von intermetallischen Fe-Al-Schichten minimieren, die an der Stoß-Grenzfläche gebildet werden, und sie können die Ausbreitung von Mikrorissen an der Stoß-Grenzfläche behindern. Natürlich sind andere Verbesserungen möglich, und es müssen sich nicht alle dieser Verbesserungen in allen Verfahren und Baugruppen zeigen, die nachstehend detailliert dargelegt sind. Zusammen genommen oder einzeln tragen diese Maßnahmen dazu bei, eine geeignete Abschälfestigkeit einer verfestigten Schweißlinse zwischen dem Aluminium- und dem Stahlwerkstück aufrecht zu erhalten, und sie tragen dazu bei, die Gesamtfestigkeit und die Gesamtintegrität der hergestellten Verbindung zwischen den Werkstücken sicherzustellen.
Der Begriff ”Werkstück” und seine Stahl- und Aluminiumabwandlungen werden in dieser Beschreibung breit verwendet, so dass sie sich auf eine Blechmetalllage, ein Gussteil, ein Strangpressteil oder ein beliebiges anderes Teil beziehen, das widerstandspunktschweißbar ist. Der Begriff ”Aluminium”, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, umfasst Aluminiummaterialien und Aluminiumlegierungsmaterialien, wie nachstehend im Detail dargelegt wird. Darüber hinaus sind Wertebereiche, die in dieser Beschreibung angegeben werden, derart zu verstehen, dass sie ihre äußeren und Endgrenzen umfassen. Schließlich können die detailliert dargelegten Verfahren und Baugruppen, obgleich sie in dem Zusammenhang von Fahrzeugkarosserieteilen beschrieben sind, in anderen Zusammenhängen geeignet sein, beispielsweise in Anwendungen bei Industrieanlagen.
1 zeigt ein Beispiel einer Schweißelektrodenbaugruppe 10, die zum Widerstandspunktschweißen eines Werkstückstapels 12 verwendet werden kann, der ein Stahlwerkstück 14 und ein Aluminiumwerkstück 16 umfasst, die übereinander gelegt sind. Wenngleich in 1 nicht gezeigt, könnte der Werkstückstapel 12 anstelle zweier Werkstücke ein einziges Aluminiumwerkstück und ein Paar Stahlwerkstücke umfassen, neben anderen Möglichkeiten. Das Stahlwerkstück 14 kann ein galvanisierter kohlenstoffarmer Stahl, ein galvanisierter, moderner, hochfester unlegierter Stahl (AHSS, vom engl. advanced high strength steel), ein aluminiumbeschichteter Stahl, ein kohlenstoffarmer Stahl, ein blanker Stahl oder eine andere Art von Stahl sein. Einige speziellere Arten von Stahl, die als Stahlwerkstück 14 verwendet werden können, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, „Interstitial-free”(IF)-Stahl, Dualphasen(DP)-Stahl, „Transformation-induced Plasticity”(TRIP)-Stahl und pressgehärteten Stahl (PHS vom engl. press-hardened steel). Andererseits kann das Aluminiumwerkstück 16 eine Aluminium-Magnesium-Legierung, eine Aluminium-Silizium-Legierung, eine Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung, eine Aluminium-Zink-Legierung, ein Aluminiummetall oder eine andere Art von Aluminium sein. Einige speziellere Arten von Aluminium, die als Aluminiumwerkstück 16 verwendet werden können, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, die Aluminium-Magnesium-Legierung 5754, die Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung 6022, die Aluminium-Zink-Legierung 7003 und die Aluminium-Druckgusslegierung Al-10Si-Mg. Überdies können die Aluminiumlegierungen mit Zink- oder Konversionsbeschichtungen beschichtet sein, die in der Regel verwendet werden, um das Klebevermögen zu verbessern. Optional können die Werkstücke Durchschweißkleber oder -Dichtmittel enthalten, wie sie normalerweise bei Widerstandspunktschweißabläufen verwendet werden. Jedes von dem Stahl- und dem Aluminiumwerkstück 14, 16 kann eine Dickenabmessung aufweisen, die in dem Bereich zwischen ungefähr 0,3 Millimetern (mm) und 6,0 mm, zwischen ungefähr 0,5 mm und 4,0 mm und enger zwischen 0,6 mm und 2,5 mm liegt; andere Dickenabmessungen sind möglich. Der Begriff ”ungefähr” wird hierin derart verwendet, dass er einen Wert innerhalb der Herstellungstoleranzen bedeutet, die in der Technik allgemein akzeptierbar sind.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 ist die Schweißelektrodenbaugruppe 10 typischerweise ein Teil eines größeren automatisierten Schweißablaufs, der einen ersten Schweißpistolenarm 18 und einen zweiten Schweißpistolenarm 20 umfasst, die mechanisch und elektrisch ausgebildet sind, um wiederholt Widerstandspunktschweißungen zu bilden, wie es allgemein in der Technik des Widerstandspunktschweißens verstanden wird. Wie die anderen Komponenten, die in den Figuren gezeigt sind, sind die Schweißpistolenarme 18, 20 schematisch gezeigt, und ihre genaue Ausgestaltung und Konstruktion variiert, wie Fachleuten bekannt ist. Der erste Schweißpistolenarm 18 kann eine erste Elektrodenhalterung 22 aufweisen, die eine erste Schweißelektrode 24 befestigt, und auf ähnliche Weise kann der zweite Schweißpistolenarm 20 eine zweite Elektrodenhalterung 26 aufweisen, die eine zweite Schweißelektrode 28 befestigt. Die Schweißelektroden 24, 28 können aus einem geeigneten Kupferlegierungsmaterial zusammengesetzt sein, wie beispielsweise aus der Kupfer-Zirkon-Legierung, die allgemein unter der Bezeichnung C15000 bekannt ist; natürlich sind andere Materialien möglich. Wie allgemein bekannt ist, pressen die Schweißpistolenarme 18, 20 dann, wenn sie das Widerstandspunktschweißen ausführen, ihre jeweiligen Schweißelektroden 24, 28 gegen entgegengesetzte Seiten und Außenflächen der übereinander gelegten Werkstücke 14, 16 an einer Schweißstelle 30, wobei begleitende Schweißflächen der Elektroden über- und miteinander ausgerichtet sind. Eine Stoß-Grenzfläche 32 befindet sich zwischen dem Stahl- und dem Aluminiumwerkstück 14, 16 an gegenüberstehenden und aneinander anliegenden inneren Flächen der Werkstücke.
2 stellt eine Mikrostruktur einer Schweißlinse 34 dar, die durch einen Widerstandspunktschweißprozess ohne die Verwendung eines Vorsprungs wie etwa derjenigen, die nachstehend dargelegt sind, gebildet ist. Obgleich eine geeignete Schweißlinse in einigen Fällen ohne die Verwendung eines Vorsprungs erzeugt werden kann, wurden in diesem Beispiel Defekte D an der Stoß-Grenzfläche 32 entdeckt sowie in Querrichtung entlang dieser verteilt. Neben anderen Möglichkeiten können die Defekte D Schrumpfungsporen, Gasporosität, Oxidrückstandsbildung und Mikrorissbildung umfassen. Es wurde festgestellt, dass die Defekte D dann, wenn sie vorhanden und in Querrichtung entlang der Stoß-Grenzfläche 32 verteilt sind, die Abschälfestigkeit der Schweißlinse 34 verringern können und dass sie allgemeiner die Gesamtintegrität der metallurgischen Verbindung, die zwischen dem Stahl- und dem Aluminiumwerkstück 14, 16 hergestellt ist, negativ beeinflussen und schwächen können. Zusätzlich zu den Defekten D können darüber hinaus eine oder mehrere intermetallische Fe-Al-Schichten (nicht bezeichnet) zwischen dem Stahl- und dem Aluminiumwerkstück 14, 16 und an der Stoß-Grenzfläche 32 wachsen. Die intermetallischen Fe-Al-Schichten können aus FeAl₃, Fe₂Al₅, Fe₂Al₇ und auch aus anderen Zusammensetzungen bestehen, und sie sind dann, wenn sie vorhanden sind, hart und spröde. Die intermetallischen Fe-Al-Schichten können hier wiederum einen negativen Einfluss auf die Gesamtintegrität der Verbindung aufweisen, die zwischen den Werkstücken 14, 16 hergestellt ist.
Obgleich nicht beabsichtigt ist, auf bestimmte Kausalitätstheorien beschränkt zu sein, wird derzeit angenommen, dass die Ausbreitung der Defekte D in Querrichtung entlang der Stoß-Grenzfläche 32 in großen Teilen durch das Erstarrungsverhalten der Schweißlinse 34 bedingt ist. Das heißt, dass sich aufgrund der unähnlichen physikalischen Eigenschaften der zwei Metalle – und zwar des viel größeren elektrischen Widerstands und thermischen Widerstands des Stahls – ein Wärmeungleichgewicht zwischen dem viel heißeren Stahlwerkstück 14 und dem kälteren Aluminiumwerkstück 16 entwickeln kann. Der Stahl wirkt daher als eine Wärmequelle, während das Aluminium als ein Wärmeleiter wirkt. Das Schweißschmelzbad an dem Aluminiumwerkstück 16 kühlt ab und erstarrt von seiner Außenfläche in kurzem Kontakt mit der typischerweise kälteren (z. B. wassergekühlten) Schweißelektrode in Richtung seiner inneren Fläche und in Richtung der Stoß-Grenzfläche 32. Der Weg und die Richtung einer Erstarrungsfront sind in 2 allgemein durch unterbrochene Pfeile P dargestellt, und eine Begrenzung der Schweißlinse 34 ist allgemein durch Strichlinien B dargestellt. Der Weg P zeigt zu der Stoß-Grenzfläche 32, und die schräg verlaufende Begrenzung B ist das Ergebnis des Erstarrens in Richtung der Stoß-Grenzfläche. Wenn sie auf diese Weise gelenkt werden, können beliebige Defekte D in Richtung der Stoß-Grenzfläche 32 getrieben werden, wenn die Erstarrungsfront entlang des Weges P voranschreitet, und sie können sich am Ende an und in Querrichtung entlang der Stoß-Grenzfläche befinden.
Es wird derzeit ebenso angenommen, dass das unerwünschte Erstarrungsverhalten und die begleitende Defektausbreitung in Querrichtung entlang der Stoß-Grenzfläche 32 teilweise durch einen nicht konzentrierten elektrischen Stromfluss und einen breiten Bereich der Wärmeerzeugung H bedingt ist. Der Bereich der Wärmeerzeugung H ist in 2 durch die horizontale Fläche zwischen den vertikalen Strichlinien H dargestellt. Inmitten der Ausführung einer Widerstandspunktschweißung erstrecken sich der Stromfluss und die Wärmeerzeugung H über eine relativ breite Ausdehnung an der Stoß-Grenzfläche 32. Darüber hinaus wird derzeit angenommen, dass das Wachstum der intermetallischen Fe-Al-Schicht(en) zumindest teilweise durch die erhöhte Temperatur bedingt ist, die durch das Stahlwerkstück 14 während des Widerstandspunktschweißprozesses erfahren wird.
3 ist eine Aufnahme einer Widerstandspunktschweißung RSW an dem Stahlwerkstück 14, nachdem das Aluminiumwerkstück 16 während eines Abschälfestigkeitstests physikalisch und von dem Stahlwerkstück 14 weg abgeschält wurde. In diesem Fall fehlte dem Stahlwerkstück 14 ein Vorsprung wie diejenigen, die nachstehend beschrieben werden. Ein Abschälfestigkeitstest umfasst im Allgemeinen, dass ein Werkstück von einem anderen Werkstück weggezogen wird, nachdem die Werkstücke durch Widerstandspunktschweißen verbunden sind, bis die Werkstücke vollständig auseinandergezogen und voneinander getrennt sind. Die Aufnahme von 3 ist eine innere Fläche 36 des Stahlwerkstücks 14, die, bevor das Aluminiumwerkstück 16 von dem Stahlwerkstück abgeschält wurde, der inneren Fläche des Aluminiumwerkstücks an deren Stoß-Grenzfläche 32 gegenüberstand. Bei diesem Abschälfestigkeitstest trennten sich das Stahl- und das Aluminiumwerkstück 14, 16 entlang ihrer Stoß-Grenzfläche 32, was bedeutet, dass die Verbindung an dieser Grenzfläche versagt hat. Die Stoß-Grenzfläche 32 ist die dunklere Kreisform, die in der Aufnahme gezeigt ist. Dies wird im Allgemeinen als eine nicht akzeptierbare Widerstandspunktschweißung angesehen, da der schwächste Teil der Schweißung durch den Abschälfestigkeitstest an der Stoß-Grenzfläche 32 ermittelt wurde. Es wird derzeit angenommen, dass das Versagen an der Stoß-Grenzfläche 32 durch eines oder mehrere des folgenden bedingt ist: i) nicht ausreichende Benetzung zwischen dem Stahl- und dem Aluminiumwerkstück 14, 16 aufgrund von Oxidschichten, die an der inneren Fläche des Aluminiumwerkstücks vorhanden sind, ii) die Ausbreitung von Defekten in Querrichtung entlang der Stoß-Grenzfläche wie etwa derjenigen, die in 2 gezeigt ist, und/oder iii) die Bildung von intermetallischen Fe-Al-Schichten an der Stoß-Grenzfläche.
Nun auf 4 und 5 Bezug nehmend, wird zu dem Zweck, einen oder mehrere der vorstehenden Nachteile zu behandeln und in einigen Fällen zu beheben, ein Vorsprung 38 in dem Stahlwerkstück 14 an einer zukünftigen Schweißstelle gebildet. Bei der Ausführungsform von 4 ist der Vorsprung 38 an der inneren Fläche 36 angeordnet und ragt über einen Abschnitt der inneren Fläche hinaus, der den Vorsprung 38 unmittelbar umgibt. Die innere Fläche 36 steht einer inneren Fläche 42 des Aluminiumwerkstücks 16 direkt gegenüber. Wenn sie für eine Widerstandspunktschweißung zusammengebracht werden, kommen die inneren Flächen 36, 42 miteinander zur Anlage oder nahezu zur Anlage, um die Stoß-Grenzfläche 32 zwischen dem Stahl- und Aluminiumwerkstück 14, 16 zu bilden. Bei dieser Ausführungsform wird eine Vertiefung 44 an einer äußeren Fläche 46 des Stahlwerkstücks 14 als eine Folge des Vorsprungs 38 gebildet. Hier steht die Vertiefung 44 einer Schweißfläche 48 der ersten Schweißelektrode 24 direkt gegenüber. Das Aluminiumwerkstück 16 ist im Gegensatz zu dem Stahlwerkstück 14 in dem Abschnitt, der in den Figuren gezeigt ist, nicht mit ähnlichen Vorsprüngen oder Vertiefungen ausgestattet. Bei der Ausführungsform von 5 ist der Vorsprung 38 an der äußeren Fläche 46 angeordnet, und er ragt über einen Abschnitt der äußeren Fläche hinaus, welcher den Vorsprung unmittelbar umgibt. Die Vertiefung 44 ist an der inneren Fläche 36 als eine Folge des hervorstehenden Vorsprungs 38 gebildet. Hier steht der Vorsprung 38 der Schweißfläche 48 der ersten Schweißelektrode 24 direkt gegenüber, während die Vertiefung 44 der inneren Fläche 42 des Aluminiumwerkstücks 16 direkt gegenüber steht.
Bei einer beliebigen der Ausführungsformen, die in dieser Beschreibung detailliert dargelegt sind, kann der Vorsprung 38 in vertikaler Richtung über seine unmittelbar umgebende Fläche (innere oder äußere Fläche) um unterschiedliche Beträge herausragen. Beispielsweise kann der Vorsprung 38 bis zu einer Höhe herausragen, die kleiner als die Dicke seines begleitenden Werkstücks ist (z. B. kleiner als 1 mm für ein 1 mm dickes Werkstück), oder er kann spezieller bis zu einer Höhe herausragen, die größer als 0,1 mm ist. Natürlich sind andere vertikale Höhen für den Vorsprung 38 möglich.
Wenn er von oben und an der inneren Fläche 36 (Ausführungsform von 4) oder an der äußeren Fläche 46 (Ausführungsform von 5) betrachtet wird, kann der Vorsprung 38 unterschiedliche Formen aufweisen. Bei der Ausführungsform der Figuren weist der Vorsprung 38 eine allgemeine Kuppelform auf, er könnte aber auch als ein Quadrat, Rechteck, Oval, Dreieck, Unendlichkeitssymbol oder als eine beliebige andere Form ausgebildet sein. Bei beliebigen dieser Beispiele kann eine größte Ausdehnung A, welche den Vorsprung 38 überspannt, kleiner als ein Durchmesser C der Schweißfläche 48 sein (die Abmessungen A und C sind in 4 gezeigt). Das Erfüllen dieser Beziehung erleichtert in einigen Fällen die möglichen Verbesserungen, die vorstehend kurz dargelegt sind und nachstehend in größerem Detail beschrieben werden, es müssen jedoch nicht alle Ausführungsformen des Vorsprungs diese Beziehung erfüllen. Bei dem Beispiel der Kuppelform ist die größte Ausdehnung A der Durchmesser der Kuppel, und sie kann einen Wert von ungefähr 3,0 Millimetern (mm) oder einen beliebigen anderen Wert aufweisen. Bei einigen Beispielen kann der Durchmesser C der Schweißfläche 48 ebenso einen Wert aufweisen, der in dem Bereich zwischen ungefähr 6 mm und 12 mm liegt; natürlich sind andere Durchmesserwerte möglich. Als ein weiteres Beispiel ist die größte Ausdehnung der Quadratform deren Diagonallänge von Ecke zu Ecke.
Der Vorsprung 38 fördert eine geeignete Benetzung zwischen dem Stahlwerkstück 14 und dem Aluminiumwerkstück 16, indem die Durchdringung der Oxidschichten erleichtert wird, die an der inneren Fläche 42 des Aluminiumwerkstücks vorhanden sind. Es wurde ermittelt, dass die Durchdringung durch einen konzentrierten elektrischen Stromfluss, eine fokussierte Wärmeerzeugung oder einen kraftvolleren physikalischen Eingriff oder durch eine Kombination von diesen hervorgerufen wird. Der elektrische Stromfluss, der zwischen der ersten und der zweiten Schweißelektrode 24, 28 ausgetauscht wird, tritt durch das Stahlwerkstück 14 und anfänglich über den Vorsprung 38 durch das Aluminiumwerkstück 16 hindurch. Dies ist in 5 durch die Strichlinien E dargestellt. Dies ist ein konzentrierterer elektrischer Stromfluss als derjenige, der ohne den Vorsprung 38 auftritt, da der Vorsprung einen schmaleren Weg für den elektrischen Strom als ohne diesen liefert. Ohne Vorsprung würden die Strichlinien E, die den elektrischen Stromfluss darstellen, in 5 einen größeren horizontalen Abstand aufweisen. Der konzentriertere Stromfluss tritt leichter durch die Oxidschichten an der inneren Fläche 42 hindurch.
Auf ähnliche Weise ist die Wärme, die an dem Stahl- und dem Aluminiumwerkstück 14, 16 in Ansprechen auf den elektrischen Stromfluss erzeugt wird, fokussierter. Dies wird ebenso grob durch die Strichlinien E in 5 dargestellt. Die fokussierte Wärmeerzeugung spricht auf den konzentrierten elektrischen Stromfluss an und dringt leichter durch die Oxidschichten an der inneren Fläche 42. Schließlich kann der Vorsprung 38 in Abhängigkeit von seiner genauen Ausgestaltung kraftvoll mit den Oxidschichten an der inneren Fläche 42 in Eingriff gelangen und dadurch durch diese hindurchdringen. Bei dem Beispiel von 4 treibt die Kraft, die auf den Vorsprung 38 ausgeübt wird, wenn die Schweißelektroden 24, 28 über den Werkstückstapel 10 eingespannt werden, den härteren Stahl an dem Vorsprung physikalisch in das weichere Aluminiumwerkstück 16. Die Oxidschichten an der inneren Fläche 42 werden daher verletzt und aufgebrochen. Bei dem Beispiel von 5 kann der Vorsprung 38 beim Einspannen unter der ausgeübten Kraft verformt werden. Der Vorsprung 38 kann in einer Richtung zu der inneren Fläche 42 abgeflacht werden, und er kann sogar physikalisch in das Aluminiumwerkstück 16 getrieben werden, um die Oxidschichten zu verletzen und aufzubrechen. Bei einem speziellen Beispiel kann der Vorsprung 38 von 5 in eine Ringform verformt werden, die über die innere Fläche 36 herausragt; der Ring wird in das weichere Aluminiumwerkstück 16 und durch beliebige vorhandene Oxidschichten getrieben. Der Vorsprung 38 von 4 kann unter der ausgeübten Kraft ebenso etwas abgeflacht werden. Diese Maßnahmen fördern dann, wenn sie alleine oder alle zusammen auftreten, das Aufbrechen der Oxidschichten auf dem Aluminium und eine angemessene Benetzung zwischen dem Stahlwerkstück 14 und dem Aluminiumwerkstück 16.
Zusätzlich zum Durchdringen der Oxidschichten verändern der Vorsprung 38 und dessen begleitender konzentrierter Stromfluss sowie die fokussierte Wärme das Erstarrungsverhalten des Schweißschmelzbades, das die Schweißlinse 34 bildet, und sie begrenzen dadurch die Ausbreitung von Defekten in Querrichtung entlang der Stoß-Grenzfläche 32 oder schließen diese vollständig aus. Wie es in 6 gezeigt ist, wandern beliebige Defekte D in Richtung eines zentralen Bereichs der Schweißlinse 34 anstatt in Querrichtung entlang der Stoß-Grenzfläche, und sie sammeln sich im zentralen Bereich. Da der Stromfluss konzentrierter und die Wärme fokussierter ist, erstreckt sich der Bereich der Wärmeerzeugung H in 6 über eine engere Ausdehnung als diejenige von 2. Mit anderen Worten sind der Stromfluss und die Wärmeerzeugung in 6 (mit Vorsprung 38) mehr vertikal als in 2 (ohne Vorsprung 38) und weniger horizontal. Dies verändert den Abkühlvorgang des Schweißschmelzbades, wenn es erstarrt, um zu der Schweißlinse 34 in dem Aluminiumwerkstück 16 zu werden. Das Schweißschmelzbad kühlt ab und erstarrt von einem äußeren Bereich des Aluminiumwerkstücks 16 in Richtung des zentralen Bereichs. Der Weg und die Richtung der Erstarrungsfront ist in 6 allgemein durch unterbrochene Pfeile P dargestellt. Inmitten der Erstarrung wandern daher bei 6 beliebige Defekte D in Richtung des zentralen Bereichs und sammeln sich dort etwas an einer einzigen Stelle, im Gegensatz zur Ausbreitung in Querrichtung (d. h. horizontal in 6) an mehreren Stellen entlang der Stoß-Grenzfläche 32.
Darüber hinaus ermöglichen der konzentrierte Stromfluss und die fokussierte Wärmeerzeugung eine Verringerung des elektrischen Stromniveaus, das zwischen den Schweißelektroden 24, 28 ausgetauscht wird. Die gesamte erzeugte Wärmemenge wird infolgedessen verringert. Dies minimiert die Diffusion zwischen Fe und Al, und dadurch werden die Größe und die Dicke beliebiger intermetallischer Fe-Al-Schichten minimiert, die sich an der Stoß-Grenzfläche 32 bilden können. Es wurde ermittelt, dass, je größer die Abmessung und Dicke der intermetallischen Fe-Al-Schichten ist, die Schichten umso spröder sind. Darüber hinaus wird bei den Ausführungsformen, die eine nichtlineare und nicht einheitliche Stoß-Grenzfläche 32 zeigen, wie beispielsweise die Ausführungsform von 4, eine Mikroriss-Ausbreitung behindert. Ein Mikroriss ist einer der unerwünschten Defekte D. Im Allgemeinen neigen Mikrorisse dazu, sich auf natürliche Weise in flachen Ebenen auszubreiten, die im Querschnitt als gerade Linien erscheinen. Da der Vorsprung 38 in einigen Fällen eine nicht ebene und nicht einheitliche Stoß-Grenzfläche 32 einführt, werden Mikrorisse, die sich ansonsten ausbreiten, am Ausbreiten gehindert.
Diese Maßnahmen – Durchdringung von Oxidschichten, Veränderung der Erstarrung, Minimierung der intermetallischen Fe-Al-Schichten und Verhinderung von Mikrorissen – tragen dazu bei, wenn sie einzeln, in Kombination oder alle zusammen erfolgen, eine geeignete Abschälfestigkeit zu erhalten und die Gesamtfestigkeit und Gesamtintegrität der Verbindung sicherzustellen, die zwischen dem Stahl- und dem Aluminiumwerkstück 14, 16 hergestellt wird. 7 ist eine Aufnahme ähnlich derjenigen von 3. In diesem Fall wurde der Abschälfestigkeitstest jedoch an einem Stahlwerkstück mit einem Vorsprung wie diejenigen, die vorstehend beschrieben sind, ausgeführt. Das Stahl- und das Aluminiumwerkstück 14, 16 wurden an ihrer Stoß-Grenzfläche 32 nicht vollständig getrennt, wie dies in 3 aufgetreten ist, und stattdessen hielt die Stoß-Grenzfläche an der Schweißlinse 34 und zog einen sogenannten Knopf F aus dem Aluminiumwerkstück 16. Der Knopf F ist ein Stück des Aluminiumwerkstücks 16 und hinterlässt dann, wenn er aus dem Werkstück gezogen wird, ein Loch in dem Aluminiumwerkstück. Dies ist ein Anzeichen dafür, dass die Verbindung zwischen dem Stahl- und dem Aluminiumwerkstück 14, 16 eine geeignete Festigkeit und Integrität aufweist.
8 zeigt, dass die mittlere Schweißfestigkeit unter Scherbelastung bei einer Verbindung, die zwischen dem Stahl- und dem Aluminiumwerkstück mit einem Vorsprung hergestellt wurde, die minimal erforderliche Schweißfestigkeit mehr als zweifach überschreitet (2×). In der Graphik ist die mittlere Schweißfestigkeit, die in Pfund (lb) gemessen wird, entlang der y-Achse aufgetragen. Die minimal erforderliche mittlere Schweißfestigkeit beträgt bei diesen Beispieldaten ungefähr 300 Pfund (1334 N) für eine Aluminium-Widerstandspunktschweißung (Balken auf der linken Seite), während die Verbindung mit Vorsprung eine mittlere Schweißfestigkeit von ungefähr 670 Pfund (2980 N) zeigt (Balken auf der rechten Seite). Eine solche Scherfestigkeit der Schweißverbindung (vgl. Balken auf der rechten Seite) ist signifikant größer als die minimal erforderliche Scherfestigkeit von 300 lb (1334 N), wie sie durch die SAE-Luftfahrt-Materialspezifikation AMS-W-6858A für ein Aluminiumlegierungs-Werkstück mit den gleichen Abmessungen spezifiziert ist (vgl. den Balken auf der linken Seite). Die mittleren Schweißfestigkeiten der Graphik wurden durch Schertests an den Werkstücken 14, 16 ähnlich denjenigen ermittelt, die in 4 und 5 gezeigt sind. Natürlich werden nicht alle Tests notwendigerweise ähnliche Daten wie diejenigen von 8 ergeben; andere Ausführungsformen des Vorsprungs werden mittlere Schweißfestigkeiten oberhalb und unterhalb von 670 Pfund (2980 N) ergeben, und die minimal erforderlichen mittleren Schweißfestigkeiten könnten oberhalb und unterhalb 300 Pfund (1334 N) liegen.
Bei Ausführungsformen, die nicht in den Figuren gezeigt sind, kann der Vorsprung unterschiedliche Formen annehmen, während weiterhin eine oder mehrere der vorteilhaften Maßnahmen bereitgestellt werden, wie sie vorstehend dargelegt sind. Beispielsweise kann der Vorsprung aus Abscheidungen bestehen, die an der inneren Fläche 36 fixiert sind und sich von dieser erstrecken, und er könnte ein Rändelungsmuster auf der inneren Fläche des Stahlwerkstücks sein, oder er könnte eine beliebige andere Struktur aufweisen. Der Begriff ”Vorsprung” wird hierin breit als ein generischer Begriff verwendet, der alle diese Formen umfasst. In Abhängigkeit von der Ausführungsform kann der Vorsprung 38 ebenso durch unterschiedliche Prozesse an dem Stahlwerkstück 14 gebildet werden. Bei den Ausführungsformen von 4 und 5 kann der Vorsprung 38 durch einen Metallverarbeitungsprozess gebildet werden, wie beispielsweise durch einen Stanz- oder Prägeprozess. Der Stanzprozess ist schematisch in 9A und 9B gezeigt. Eine Maschinenpresse 50 umfasst eine obere Presse 52, die mit Kraft herunter auf die Oberseite einer unteren Presse 54 getrieben wird. Die obere Presse 52 verschiebt einen Abschnitt des Stahlwerkstücks 14 in eine Aussparung 56 und bildet dadurch den Vorsprung 38. Diese Typen der Stanzprozesse sowie weitere sind wohlbekannt. Andere Bildungsprozesse umfassen Kaltsprühtechniken zum Herstellen der Ausführungsform mit Abscheidung, oder einen Fusionsprozess, wie beispielsweise eine Laser- oder Bogenschweißprozedur.
Bei allen Ausführungsformen, die bisher detailliert dargelegt wurden, müssen die erste und die zweite Schweißelektrode 24, 28 nicht notwendigerweise irgendwelche speziellen Modifikationen durchlaufen, um mit Werkstücken verwendet zu werden, welche den Vorsprung 38 aufweisen. Dies bedeutet, dass die erste und die zweite Schweißelektrode 24, 28 ebenso verwendet werden können, wenn Stahl-an-Stahl-Werkstücke und Aluminium-an-Aluminium-Werkstücke punktgeschweißt werden, zusätzlich zu den Stahl-an-Aluminium-Werkstücken, die vorstehend beschrieben sind. Dies liefert die gewünschte Flexibilität, die oftmals beim Widerstandspunktschweißen von Fahrzeugkarosserieblechen in einer Kraftfahrzeug-Herstellungsanlage erforderlich ist. Die Schweißelektroden können ebenso für die speziellen Werkstücke verändert werden, die geschweißt werden sollen. Für Stahl-an-Stahl-Werkstücke können die Schweißelektroden beispielsweise einen Schweißflächendurchmesser von ungefähr 5 mm bis 10 mm mit Krümmungsradien zwischen ungefähr 40 mm und eben aufweisen. Für Aluminium-an-Aluminium-Werkstücke können die Schweißelektroden beispielsweise einen Schweißflächendurchmesser von ungefähr 6 mm bis 20 mm und bevorzugter von ungefähr 8 mm bis 12 mm mit Krümmungsradien von ungefähr 12 mm bis 150 mm und bevorzugter von ungefähr 20 mm bis 50 mm aufweisen. Für das Widerstandspunktschweißen eines Aluminium-an-Aluminium-Werkstücks kann die Schweißfläche Oberflächenmerkmale aufweisen, um die Oxidschichten zu durchdringen, die an der Aluminiumoberfläche gebildet werden. Beispielsweise kann die Schweißfläche, wenn dies gewünscht ist, strukturiert sein oder Oberflächenmerkmale wie diejenigen aufweisen, die in den US-Patenten Nr. 6,861,609 ; 8,222,560 ; 8,274,010 ; 8,436,269 ; und 8,525,066 sowie in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2009/0255908 und in der US-Anmeldung Nr. 13/783,334 beschrieben sind. Es wurde gefunden, dass beim Schweißen von Aluminium-an-Aluminium-Werkstücken und Stahl-an-Stahl-Werkstücken Schweißelektroden mit Krümmungsradien von 20 mm bis 50 mm in vielen Fällen gut funktionieren.
Die vorstehende Beschreibung bevorzugter exemplarischer Ausführungsformen und spezifischer Beispiele ist rein darstellender Natur; diese sollen den Umfang der nachfolgenden Ansprüche nicht einschränken. Jeder der in den beigefügten Ansprüchen verwendeten Ausdrücke soll seine gebräuchliche und übliche Bedeutung haben, es sei denn, in der Beschreibung wird ausdrücklich und unmissverständlich etwas anderes zum Ausdruck gebracht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6861609 [0037]
US 8222560 [0037]
US 8274010 [0037]
US 8436269 [0037]
US 8525066 [0037]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

SAE-Luftfahrt-Materialspezifikation AMS-W-6858A [0035]

Claims

Verfahren zum Widerstandspunktschweißen eines Stahlwerkstücks und eines Aluminiumwerkstücks oder Aluminiumlegierungs-Werkstücks aneinander, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Werkstückstapel bereitgestellt wird, der ein Stahlwerkstück und ein Aluminiumwerkstück oder Aluminiumlegierungs-Werkstück umfasst; ein Vorsprung in dem Stahlwerkstück gebildet wird, wobei der Vorsprung über eine Oberfläche des Stahlwerkstücks herausragt, welche den Vorsprung umgibt, eine erste Schweißelektrode, die dem Stahlwerkstück an dem Vorsprung im Wesentlichen gegenübersteht, und eine zweite Schweißelektrode, die dem Aluminiumwerkstück oder Aluminiumlegierungs-Werkstück im Wesentlichen gegenübersteht, bereitgestellt werden; die erste und die zweite Schweißelektrode über den Werkstückstapel und über den Vorsprung eingespannt werden; und zumindest eine einzelne Widerstandspunktschweißung für den Werkstückstapel an dem Vorsprung ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung den Einspanndruck intensiviert, der auf das Stahlwerkstück und das Aluminiumwerkstück oder Aluminiumlegierungs-Werkstück an dem Vorsprung beim Einspannen der ersten und der zweiten Schweißelektrode über den Werkstückstapel ausgeübt wird, und die Durchdringung von Oxidschichten unterstützt, die an einer inneren Fläche des Aluminiumwerkstücks oder Aluminiumlegierungs-Werkstücks vorhanden sind, welche dem Stahlwerkstück gegenübersteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung den Fluss eines elektrischen Stroms konzentriert, der zwischen der ersten und der zweiten Schweißelektrode an dem Vorsprung während eines Widerstandspunktschweißvorgangs ausgetauscht wird, und wobei der Vorsprung den Fluss des elektrischen Stroms durch Oxidschichten erleichtert, die an einer inneren Fläche des Aluminiumwerkstücks oder Aluminiumlegierungs-Werkstücks vorhanden sind, welche dem Stahlwerkstück gegenübersteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung eine Wärmeerzeugung beim Ausführen der zumindest einen einzelnen Widerstandspunktschweißung an dem Vorsprung fokussiert und wobei die erzeugte Wärme das Erstarrungsverhalten eines Schweißbades verändert, das mittels der zumindest einen einzelnen Widerstandspunktschweißung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Wert einer größten Ausdehnung des Vorsprungs kleiner als ein Durchmesser einer Schweißfläche der ersten Schweißelektrode ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung über eine innere Fläche des Stahlwerkstücks herausragt, wobei die innere Fläche dem Aluminiumwerkstück oder Aluminiumlegierungs-Werkstück gegenübersteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung über eine äußere Fläche des Stahlwerkstücks herausragt, wobei die äußere Fläche der ersten Schweißelektrode gegenübersteht.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: der Werkstückstapel nach der Ausführung der zumindest einen einzelnen Widerstandspunktschweißung von der ersten und der zweiten Schweißelektrode entfernt wird; ein zweiter Werkstückstapel bereitgestellt wird, der ein erstes Stahlwerkstück und ein zweites Stahlwerkstück umfasst oder der ein erstes Aluminiumwerkstück oder Aluminiumlegierungs-Werkstück und ein zweites Aluminiumwerkstück oder Aluminiumlegierungs-Werkstück umfasst; die erste und die zweite Schweißelektrode über den zweiten Werkstückstapel eingespannt werden; und zumindest eine zweite einzelne Widerstandspunktschweißung an dem zweiten Werkstückstapel ausgeführt wird.
Schweißelektroden- und Werkstückstapelbaugruppe zum Widerstandspunktschweißen des Werkstückstapels aneinander, wobei die Baugruppe umfasst: eine erste Schweißelektrode; eine zweite Schweißelektrode; ein Stahlwerkstück, das der ersten Schweißelektrode im Wesentlichen gegenübersteht, wobei das Stahlwerkstück einen Vorsprung aufweist, der über eine Oberfläche des Stahlwerkstücks herausragt, welche den Vorsprung umgibt, wobei eine größte Ausdehnung des Vorsprungs einen Wert aufweist, der kleiner als ein Durchmesser einer Schweißfläche der ersten Schweißelektrode ist; und ein Aluminiumwerkstück oder Aluminiumlegierungs-Werkstück, das auf einer Seite der zweiten Schweißelektrode im Wesentlichen gegenübersteht und auf einer entgegengesetzten Seite dem Stahlwerkstück im Wesentlichen gegenübersteht.
Schweißelektroden- und Werkstückstapelbaugruppe nach Anspruch 9, wobei der Vorsprung über eine innere Fläche des Stahlwerkstücks herausragt, wobei die innere Fläche dem Aluminiumwerkstück oder Aluminiumlegierungs-Werkstück gegenübersteht, oder wobei der Vorsprung über eine äußere Fläche des Stahlwerkstücks herausragt, wobei die äußere Fläche der ersten Schweißelektrode gegenübersteht.